流體分析設(shè)備的光路裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流體分析設(shè)備的光路裝置。它包括激光照射單元、流體池、熒光分光單元，所述流體池中承載有流動的流體樣品，流體樣品中含有熒光染料標(biāo)記的待測物，所述激光照射單元對流體池的流體樣品進(jìn)行激光照射，激發(fā)得到所標(biāo)記的熒光，通過所述熒光分光單元分光后由該流體分析設(shè)備的熒光接收器接收，所述分光單元包括用于將所述熒光分散為多個(gè)熒光束的角錐棱鏡，所述角錐棱鏡位于流體池與該流體分析設(shè)備的熒光接收器之間。本發(fā)明的目的是提供一種用于流式細(xì)胞儀等流體分析設(shè)備的光路裝置，其能夠減少熒光分光中的光能損失，提高熒光收集效率，增強(qiáng)后續(xù)電路微弱信號的處理能力。
【專利說明】流體分析設(shè)備的光路裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種流體分析設(shè)備的光路裝置，特別是一種流式細(xì)胞儀的光路裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 流式細(xì)胞儀是集光學(xué)、電子學(xué)、流體力學(xué)、細(xì)胞化學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的精密生 物醫(yī)學(xué)分析儀器，用于細(xì)胞的快速定量分析與分選。隨著各科技術(shù)的發(fā)展，流式細(xì)胞儀成為 生物和醫(yī)學(xué)研究的重要工具，具有更高的靈敏度、分辨率和更多的激發(fā)波長是流式細(xì)胞儀 開發(fā)和研究人員的目標(biāo)。結(jié)合圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中流式細(xì)胞儀的光路裝置結(jié)構(gòu)示意圖， 流式細(xì)胞儀多個(gè)激光器10產(chǎn)生的多路激光（如405nm，488nm，633nm等）都采用激光合束鏡 20合束，通過合束鏡20實(shí)現(xiàn)多路激光合成，通過一共用的聚焦透鏡30把激光束聚焦在流體 池40內(nèi)部。因?yàn)榧す夂鲜鴷r(shí)使用相同的聚焦透鏡，導(dǎo)致光譜范圍寬，需要對聚焦光學(xué)系統(tǒng) 消色差，也較難實(shí)現(xiàn)焦斑均勻和光能的有效利用。目前熒光收集光學(xué)系統(tǒng)采用的都是收光 鏡50配合光纖等導(dǎo)光單元60傳輸，雖然后續(xù)光路布置靈活方便，帶來的主要問題是光纖端 的耦合效率不高，造成熒光信號更加微弱，對后續(xù)微弱信號的探測帶來更大的挑戰(zhàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于流式細(xì)胞儀等流體分析設(shè)備的光路 裝置，其能夠減少熒光分光中的光能損失，提高熒光收集效率，增強(qiáng)后續(xù)電路微弱信號的處 理能力。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種流體分析設(shè)備的光路裝置，包括激光照射單元、流體池、熒光分光單元，所述流體 池中承載有流動的流體樣品，流體樣品中含有熒光染料標(biāo)記的待測物，所述激光照射單元 對流體池的流體樣品進(jìn)行激光照射，激發(fā)得到所標(biāo)記的熒光，通過所述熒光分光單元分光 后由該流體分析設(shè)備的熒光接收器接收，所述分光單元包括用于將所述熒光分散為多個(gè)熒 光束的角錐棱鏡，所述角錐棱鏡位于流體池與該流體分析設(shè)備的熒光接收器之間。
[0005] 優(yōu)選地，所述激光照射單元包括多個(gè)激光器，各激光器生成的激光束分別通過至 少一個(gè)聚焦透鏡被聚焦在流體池的流體樣品處形成聚焦光斑，多個(gè)所述激光器生成的激光 束的波長不同。
[0006] 更優(yōu)選地，該光路裝置還包括一用于將各聚焦光斑激發(fā)出的熒光投射到角錐棱鏡 上的第一反射鏡，各所述激光束從第一反射鏡的一側(cè)或兩側(cè)向流體池入射。
[0007] 進(jìn)一步地，所述流體池為多面柱狀，所述流體池的側(cè)面包括反射面、與所述反射面 正對的出射面、位于所述反射面和出射面之間的多個(gè)入射面，所述第一反射鏡正對反射面 設(shè)置，各所述激光束分別從入射面入射，所述角錐棱鏡正對出射面設(shè)置。
[0008] 更進(jìn)一步地，所述流體池為八面柱狀，所述激光器為三個(gè)，三個(gè)激光束分別從位于 所述第一反射鏡同一側(cè)的三個(gè)入射面入射，所述角錐棱鏡為三棱錐形角錐棱鏡。
[0009] 更進(jìn)一步地，所述流體池為八面柱狀，所述激光器為六個(gè)，六個(gè)激光束分別從位于 所述第一反射鏡兩側(cè)的六個(gè)入射面入射，所述角錐棱鏡為六棱錐形角錐棱鏡。
[0010] 進(jìn)一步地，所述第一反射鏡為自由曲面反射鏡或非球面反射鏡。
[0011] 優(yōu)選地，所述光路裝置還包括光闌，各所述熒光束分別通過光闌去除雜光后由熒 光接收器接收。
[0012] 優(yōu)選地，所述光路裝置還包括準(zhǔn)直鏡，各所述熒光束分別通過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后有熒 光接收器接收。
[0013] 優(yōu)選地，所述光路裝置還包括設(shè)置于所述角錐棱鏡的側(cè)部的用于調(diào)整熒光束的傳 輸方向的第二反射鏡。
[0014] 本發(fā)明采用以上結(jié)構(gòu)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過角錐棱鏡將聚焦光斑激發(fā)出的熒光按 波長不同分散為多個(gè)熒光束后，由流體分析設(shè)備的熒光接收器接收后進(jìn)行進(jìn)行檢測分析， 實(shí)現(xiàn)了多熒光點(diǎn)的投射，避免了現(xiàn)有技術(shù)中光纖的使用，能偶減少熒光分光與收集中的光 能損失，提高熒光收集效率，增強(qiáng)后續(xù)電路微弱信號的處理能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中流體分析設(shè)備的光路裝置； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中三棱錐形角錐棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 其中：10、激光器；20、合束鏡；30、聚焦透鏡；40、流體池；50、收光鏡；60、導(dǎo)光單 元； 11、 激光器；21、聚焦透鏡；31、第一反射鏡；41、流體池；51、三棱錐形角錐棱鏡；61、第 二反射鏡；71、光闌；81、準(zhǔn)直鏡； 12、 激光器；22、聚焦透鏡；32、第一反射鏡；42、流體池；52、六棱錐形角錐棱鏡；62、第 二反射鏡；72、光闌；82、準(zhǔn)直鏡。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被 本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍作出更為清楚明確的界定。
[0018] 實(shí)施例一 結(jié)合圖2所示為一種流體分析設(shè)備的光路裝置，圖中箭頭所示方向?yàn)榧す馐驘晒馐?的傳播路徑。該光路裝置包括激光照射單元、流體池41、熒光分光單元，所述流體池41中 承載有流體樣品，流體樣品中含有熒光染料標(biāo)記的待測物，所述激光照射單元對流體池41 的流體樣品進(jìn)行激光照射，激發(fā)得到所標(biāo)記的熒光，通過所述分光系統(tǒng)分光后由該流體分 析設(shè)備的熒光接收器接收，所述分光單元包括用于將所述熒光分散為多個(gè)熒光束的角錐棱 鏡，所述角錐棱鏡位于流體池41與該流體分析設(shè)備的熒光接收器之間。多個(gè)熒光束的波長 不同。
[0019] 所述激光照射單元包括三個(gè)激光器11，各激光器11生成的激光束分別通過一個(gè) 聚焦透鏡21被聚焦在流體池41的液流部位形成聚焦光斑，三個(gè)激光器11生成的激光束的 波長不同。本發(fā)明中述及激光器11生成的激光束均是指經(jīng)過整形和擴(kuò)束后的準(zhǔn)直光束。三 個(gè)聚焦透鏡21用于分別對三個(gè)激光束聚焦。三個(gè)激光束從不同的角度入射，每個(gè)激光束在 流體池41的聚焦位置可靈活調(diào)整，光斑聚焦質(zhì)量更高。其中以位于中間的激光束作為前向 信號（FSC)的照明光源。
[0020] 該光路裝置還包括一用于將各聚焦光斑激發(fā)出的熒光投射到角錐棱鏡上的第一 反射鏡31，各所述激光束從第一反射鏡31的一側(cè)或兩側(cè)向流體池41入射。
[0021] 所述流體池41為多面柱狀，具體根據(jù)激光束的入射角度和數(shù)量。所述流體池41 的側(cè)面包括反射面、與所述反射面正對的出射面、位于所述反射面和出射面之間的多個(gè)入 射面，所述第一反射鏡31正對反射面設(shè)置，各所述激光束分別從入射面入射，所述角錐棱 鏡正對出射面設(shè)置。
[0022] 具體到本實(shí)施例中，所述流體池41為八面柱狀，流體池41的側(cè)面由一個(gè)反射面、 一個(gè)正對反射面的出射面、分別位于反射面和出射面之間的六個(gè)入射面組成，三個(gè)激光束 分別從位于所述第一反射鏡31同一側(cè)的三個(gè)入射面入射。根據(jù)激光束的入射角度和數(shù)量 可調(diào)整流體池41側(cè)面的面數(shù)，流體池41內(nèi)部的流體腔的孔徑小于200um。
[0023] 所述角錐棱鏡為三棱錐形角錐棱鏡51。三棱錐形角錐棱鏡51的頂點(diǎn)正對流體池 41的出射面設(shè)置，并具有三個(gè)朝向流體池41的側(cè)面和一個(gè)背向流體池41的底面。聚焦光 斑激發(fā)出的熒光經(jīng)三個(gè)側(cè)面分光后形成三個(gè)具有不同波長的熒光束，三個(gè)熒光束分別通過 光闌71和準(zhǔn)直鏡81后，由熒光接收器接收。光闌71的設(shè)置位置為各熒光束的投射焦點(diǎn)， 光闌71用于濾除各熒光束的雜光，提高信噪比，根據(jù)焦點(diǎn)的大小設(shè)置光闌71孔的大小。準(zhǔn) 直鏡81用于將各熒光束準(zhǔn)直。所述角錐棱鏡的側(cè)部還分別設(shè)置有一用于調(diào)整熒光束的傳 輸方向的第二反射鏡61。本實(shí)施例中三棱錐形角錐棱鏡51的三個(gè)側(cè)面分別對應(yīng)設(shè)置一第 二反射鏡61 (圖2中，位于紙面后方的側(cè)面所對應(yīng)的第二反射鏡61未示出）。從三棱錐形 角錐棱鏡51側(cè)面投射的熒光經(jīng)第二反射鏡61調(diào)整傳輸方向后在對應(yīng)的光闌71處聚焦，第 二反射鏡61可以靈活調(diào)整突光光路的傳輸方向，便于光路的布置。
[0024] 所述第一反射鏡31為自由曲面反射鏡或非球面反射鏡，用于將流體池41內(nèi)各聚 焦光斑激發(fā)出的熒光投射于角錐棱鏡上，三棱錐形角錐棱鏡51的每個(gè)側(cè)面對應(yīng)某一個(gè)波 長的激發(fā)的熒光信號，投射的熒光在某個(gè)位置形成焦點(diǎn)，而所述光闌71設(shè)置在該焦點(diǎn)處。
[0025] 結(jié)合圖3所示，三棱錐形角錐棱鏡51的底面和側(cè)面之間的傾斜角Θ可根據(jù)熒光 束的分離程度及熒光束的投射角度調(diào)整，一般控制在1(Γ60°之間。
[0026] 實(shí)施例二 結(jié)合圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，所述激光器12為六個(gè)經(jīng)六個(gè)聚焦透 鏡22聚焦為六個(gè)激光束，六個(gè)激光束分別從位于所述第一反射鏡32兩側(cè)的六個(gè)入射面入 射，所述角錐棱鏡為六棱錐形角錐棱鏡52。六棱錐形角錐棱鏡52的頂點(diǎn)正對流體池42的 出射面設(shè)置，并且具有六個(gè)朝向流體池41的側(cè)面和一個(gè)背向流體池42的底面。通過第一 反射鏡32將聚焦光斑激發(fā)出的熒光投射到六棱錐形角錐棱鏡52,經(jīng)六個(gè)側(cè)面分光后形成 六個(gè)具有不同波長的熒光束。六棱錐形角錐棱鏡52的六個(gè)側(cè)面分別對應(yīng)地設(shè)置有一第二 反射鏡62,六個(gè)熒光束依次經(jīng)由第二反射鏡62調(diào)整傳播方向、光闌72濾除雜光、準(zhǔn)直鏡82 準(zhǔn)直后由熒光接收器接收，其中對應(yīng)六棱錐形角錐棱鏡52位于紙面后方的兩個(gè)側(cè)面設(shè)置 的第二反射鏡62、與其相對應(yīng)的兩個(gè)光闌72和準(zhǔn)直鏡82在圖中未示出。其它設(shè)置方式同 實(shí)施例一。
[0027] 本發(fā)明的光路裝置可應(yīng)用于流失細(xì)胞儀、血液或尿液等流體分析設(shè)備上。
[0028] 上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，是一種優(yōu)選的實(shí)施例，其目的在 于熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限定本發(fā)明的保護(hù) 范圍。凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種流體分析設(shè)備的光路裝置，包括激光照射單元、流體池、熒光分光單元，所述流 體池中承載有流動的流體樣品，流體樣品中含有熒光染料標(biāo)記的待測物，所述激光照射單 元對流體池的流體樣品進(jìn)行激光照射，激發(fā)得到所標(biāo)記的熒光，通過所述熒光分光單元分 光后由該流體分析設(shè)備的熒光接收器接收，其特征在于：所述分光單元包括用于將所述熒 光分散為多個(gè)熒光束的角錐棱鏡，所述角錐棱鏡位于流體池與該流體分析設(shè)備的熒光接收 器之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于：所述激光照射單元包括多個(gè)激光器， 各激光器生成的激光束分別通過至少一個(gè)聚焦透鏡被聚焦在流體池的流體樣品處形成聚 焦光斑，多個(gè)所述激光器生成的激光束的波長不同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光路裝置，其特征在于：該光路裝置還包括一用于將各聚焦 光斑激發(fā)出的熒光投射到角錐棱鏡上的第一反射鏡，各所述激光束從第一反射鏡的一側(cè)或 兩側(cè)向流體池入射。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光路裝置，其特征在于：所述流體池為多面柱狀，所述流體池 的側(cè)面包括反射面、與所述反射面正對的出射面、位于所述反射面和出射面之間的多個(gè)入 射面，所述第一反射鏡正對反射面設(shè)置，各所述激光束分別從入射面入射，所述角錐棱鏡正 對出射面設(shè)置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光路裝置，其特征在于：所述流體池為八面柱狀，所述激光器 為三個(gè)，三個(gè)激光束分別從位于所述第一反射鏡同一側(cè)的三個(gè)入射面入射，所述角錐棱鏡 為三棱錐形角錐棱鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光路裝置，其特征在于：所述流體池為八面柱狀，所述激光器 為六個(gè)，六個(gè)激光束分別從位于所述第一反射鏡兩側(cè)的六個(gè)入射面入射，所述角錐棱鏡為 六棱錐形角錐棱鏡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光路裝置，其特征在于：所述第一反射鏡為自由曲面反射鏡 或非球面反射鏡。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于：所述光路裝置還包括光闌，各所述熒 光束分別通過光闌去除雜光后由熒光接收器接收。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于：所述光路裝置還包括準(zhǔn)直鏡，各所述 熒光束分別通過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后有熒光接收器接收。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光路裝置，其特征在于：所述光路裝置還包括設(shè)置于所述角 錐棱鏡的側(cè)部的用于調(diào)整熒光束的傳輸方向的第二反射鏡。
【文檔編號】G01N21/64GK104155242SQ201410355636
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】周建康, 陳曉陽 申請人:太倉能健生物技術(shù)有限公司